Reator airlift operado em sobrepressão: construção, caracterização da transferência de oxigênio e aplicação em cultivos de Escherichia coli recombinante

Devido à ampla caracterização bioquímica, fisiológica e genética e à facilidade de manipulação e de cultivo, diversas proteínas com aplicação industrial e terapêutica são produzidas por Escherichia coli geneticamente modificada. Há informações abundantes na literatura sobre estratégias para aumentar a produção de biomassa e de proteínas recombinantes por meio de cultivos de E. coli empregando biorreator tipo tanque agitado e aerado (convencional). Por outro lado, apesar de bastante empregado em cultivos de microrganismos filamentosos, poucos trabalhos envolvendo cultivo de E. coli em reator pneumático tipo airlift são encontrados. Este biorreator apresenta vantagens frente ao convencional, como simplicidade de construção, menor risco de contaminação e eficiente dispersão gás-líquido com baixo consumo de energia. Entretanto, a menor capacidade de transferência de O2 no biorreator airlift em escala de bancada, em relação à alcançada em reator convencional, justifica a manipulação de variáveis como temperatura, pressão e vazões de ar e O2 no controle adequado da concentração de O2 dissolvido (COD), evitando quedas de produtividade de biomassa e de proteína recombinante. Nesse contexto, este trabalho objetivou: (i) determinar a influência da pressão interna sobre a retenção gasosa (ɛ), o coeficiente volumétrico de transferência de O2 (kLa) e a velocidade volumétrica de transferência de O2 (continua...).Owing to the broad biochemical, physiological and genetic characterization and the ease of manipulation and cultivation, several proteins with therapeutic and industrial applications are produced by genetically modified Escherichia coli. There is abundant information in the literature about strategies to increase biomass and recombinant protein production by cultivation of E. coli employing stirred and aerated tank bioreactor (conventional type). In contrast, although quite employed in cultivation of filamentous microorganisms, there are just a few studies involving cultivation of E. coli in airlift bioreactor. This reactor offers advantages over conventional one, such as simplicity of construction, reduced risk of contamination and efficient gas-liquid dispersion with low power consumption. However, the lower O2 transfer in airlift bioreactor (bench scale), compared to that achieved in conventional one, justifies the manipulation of temperature, pressure and flow rates of air and O2 in the dissolved oxygen concentration (DOC) control, avoiding decreases in biomass and recombinant protein productivities. In this context, this study aimed to: (i) determine the influence of internal pressure on the gas holdup (ɛ), volumetric O2 transfer coefficient (kLa) and volumetric O2 transfer rate (continue...)